JPS61130252A - ホルムアルデヒドの製造方法 - Google Patents

ホルムアルデヒドの製造方法

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JPS61130252A
JPS61130252A JP59253715A JP25371584A JPS61130252A JP S61130252 A JPS61130252 A JP S61130252A JP 59253715 A JP59253715 A JP 59253715A JP 25371584 A JP25371584 A JP 25371584A JP S61130252 A JPS61130252 A JP S61130252A
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JP
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formaldehyde
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methanol
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Shoichi Sago
正一 佐合
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相流通反応において、メタノ−μの脱水素に
よυホルムアルデヒドを製造する方法に関するものであ
る。
さらに詳しくは亜鉛及び合成雲母からなる触媒を使用す
ることを特徴とするホルムアルデヒドの製造方法に関す
るものである〇 ホルムアルデヒドの一般的な工業的製法としては、銀触
媒による接触酸化脱水素法あるいは酸化鉄と酸化モリブ
デンの混合物を触媒として使用する接触酸化法が知られ
ており、これらの方法では通常ホルムアルデヒドは水溶
液として得られている。前者は触媒として高価な銀を大
量に使用しかつまた650°〜720℃という高い温度
で反応がおこなわれさらに原料メタノール中のハロゲン
や硫黄の他微量の金属の混入に対しては非常に敏感であ
る為、原料メタノールの充分な精製が必要であり、また
触媒寿命を延長させる為多量の水蒸気を混入させねばな
らないなどの欠点を有している◎また後者は反応温度は
350〜450℃と比較的低いものの大過剰の空気とメ
タノール蒸気を触、謀上に流通させねばならず装置的に
高額の投資とエネルギーコストを要し、また副生物とし
て水やギ酸を生じ易くかつまたM’S後の廃ガスは、燃
料として使用もできず、特別の処理が必要であるなどの
欠点を有しているO また、いずれの場合も反応後のガスを、水に吸収させて
30チ〜50チ濃度のホルムアルデヒド水溶液としてホ
ルムアルデヒドを回収する為ホルムアルデヒドの大きな
工業的用途であるホリアセタール樹脂、尿素樹脂、フェ
ノールホ7レムアルデヒド樹脂等の製造にもちいる際、
1権、精製等の工程を必要とし、多大なエネルギーロス
を生じているのが実情である。
一方、いわゆるメタノールの脱水素によるホルムアルデ
ヒド 法が提案されている。たとえば銅、銀、及びケイ素よシ
成る触媒をもちいる方法(特公昭41−11859)、
溶融した亜鉛、ガリウム、インジウムまたはアルミニウ
ムもしくはこれらの合金をもちいる方法(特公昭47−
49251)、炭素を含有する溶融状亜鉛又は亜,鉛を
含む合2今に戸タダーM−接触させる方法(特開昭48
−97808)などが提案されている。しかしながらこ
れらの方法でも触媒の寿命が短かい、反応率が低いなど
種々の欠点があり工業的な製造法としては満足できるも
のではない。また銅、亜鉛、いおうよりなる触媒をもち
いる方法(特開昭51−4407)及び銅、亜鉛あるい
は銅、亜鉛及びいおう触媒をもちい、ガス状いおう化合
物を供給しつつメタノールの脱水素を実施する方法(特
開昭51−76209)は反応生成物あるいは排出する
ガス中にいおうが混入し、工業的には種々の問題が生じ
る0これを改良する為銅、亜鉛、及びセレンよシ成る触
媒をもちいる方法(特開昭52−215)も提案されて
いるが触媒寿命、選択性の点で工業的にいまだ不満足な
ものであった0 本発明者はこれら問題点を改善すべく鋭意、研究を重ね
た結果、亜鉛及び合成雲母よ)見られた触媒を使用する
ことによって、メタノールの脱水素により収率よくかつ
またきわめて安定にホルムアルデヒドが得られることを
見出し、本発明を完成するに至った0 本発明で用いられる合成雲母はその主成分が配位数4の
陽イオン(2))の酸化物(例えばSin4正四面体)
であって、雲母結晶はこうした正四面体を基本としてお
り、この四面体が六角網目の板状に連なっている0この
上下の層間に八面体配位をとる配位数6の陽イオン(X
,Y)(例えばkl″, Fe” 、 Mg’+等)が
イオン結合している0 このサンドイッチ層の一組をタブレ.,トと呼びこれが
層状に重なっている0タブレツトとタブレットの間に層
間イオン光と呼ばれる配位数12の陽イオン、例えばア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属イオンが酸素に囲まれ
非常に弱い結合をして存在している0 すなわち、本発明で使用される合成雲母は−2:配位数
4の陽イオン、0:酸素、F:フッ素)で示されるもの
であるO 上記一般式においてWとしては、例えばNa”。
K” 、 Ca” 、 Ba” 、 Rh” ・Sr2
+など、XおよびYとしては、例えばMg  、 Fe
  、 Ni  + Mn  + AJ  +Fe”+
,Li+など、2としては、例えば(A71”、Si”
)。
Si4 + 、 Ga 4+ 、 A!3+ 、 p+
e3+ 、 B3+などが挙けられる。
これらの合成雲母として具体的にはフッ素金雲母[KM
g3(AJSi30,o)F2) 、カリ四ケイ素雲母
(KMg.(st*o+。)F2〕 Naテトラシリシックマイカ [NaMg2.5(Si
4016)F2]Naテニオライト      〔Na
Mg2L1(S140+o)FJLiテニオライト  
     (r,iMg2Li (S i40+o)F
z)Naヘクトライト      [Na+Mg,;、
Lf,(Si401。)F2]■ Li67門”    [Li,Mg 24 Li4 (
Si・0・・)F・]などがある。これらの合成雲母の
うちNaテトラシリシックマイカ3&テニオライト、L
1テニオライトが本発明において特に適している0本発
明においてもちいられる触媒はこれら合本発明にもちい
られる触媒の調製方法としては、公知のイオン交換法の
いずれも採用することができる。中でも好ましくは、精
製したNaテトラシリシリ7クマイカの懸濁液に塩化亜
鉛。
硝酸亜鉛,酢酸亜鉛,修酸亜鉛.蟻酸亜鉛,硫酸亜鉛の
ような2価の亜鉛塩の水溶液を調製して加えるか、好ま
しくはさらに洲、を亜鉛1moJキ あたF) 1 mol〜20 mol加える。ずの際添
加されるを使用するのが望ましい0その後適当な温度に
加熱しながら攪拌をおこなってイオン交換処理をおこな
った後、固相を濾過しさらに充分水洗して、濾過をくり
返し、最後に適当な温度で乾燥させる。
得られた粉末を本発明ではそのまま触媒としてもちいて
もよいが好ましくは400’C〜soo’cの温度で空
気若しくは窒素気流中焼成処理をおこなうのが二い。
本発明の反応は、通常固定床気相流通式で実施されるの
が望ましい。反応条件に関しては触媒層温度で通常45
0〜650℃でろ、?、500C〜600Cが好適であ
る。
またメタノールは触媒層へは気化器等をもちいて通常蒸
気状で不活性ガスもしくは水素と共に供給される。メタ
ノール供給量は反応器の大きさ、形状等にもよるが触媒
1ノあたシ、1〜100七ル/時が適当である01七ル
/時以下では実用的ではなく100七p/時を超えると
メタノールの反応率は低下する。
本発明によって得られる生成物はホルムアルデヒド5w
t%以上、水θ〜1 wt−及び残余のメタノールから
なシ、生成物中の水分は極めて少なく高収率でホルムア
μデヒドを得ることができる。また反応によって水素が
高収率で得られる為反応のオフガスも熱源あるいはその
他の原料としても有効に使用することも可能である。
本発明における触媒はメタノールの反応率が高くきわめ
て高収率で、ホルムアμデヒドを得ることができる0触
媒の活性も10時間以上持続して活性であシ、炭素質の
触媒上への沈着もほとんどみられない。また銅系の触媒
に生じ易い触媒ベレット間の融着によるブロッキング現
象も全く生じないことも大きな特徴である〇以下に本発
明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれ
らに限定されるものではない。
実施例1〜5.比較例1 (1)触媒調製法 触媒A 硝酸亜鉛(Zn(NO3)! ・6H20) 15.0
7 Fを200 mAの純水に溶解しこれに28チアン
モニア水26m1を加えてA液を得る〇一方ナトリウム
テトラシリシリ7クマイカ(NaMg 2.5 (S 
k 40B(1) F2 )の10 wt%ゾル水溶液
200fに純水1.81を加えて混合しこれを40℃の
湯浴中で加熱混合をおこないB液を得る。このB液にA
液を加え40℃で加熱攪拌を90分続ける。その後この
混合液を濾過しさらに純水で洗浄する操作を3回くシ返
し、得られた固形物を150℃オーブン中で20時間乾
燥した後、空気気流中中600℃5時間焼成をおこなう
。こうして得られた触媒AのBIT表面積は13.2m
’/r 、 Zn含有量は14. Owt%であった。
触媒B 硝酸亜鉛(Zn(No3)2・6H20) 7.58f
を200mJの純水に溶解しこれに28チアンモニア水
13m1を加えてD液を得る。触媒Aを調製した時にも
ちいたのと同一処方のB液にD液を加え、40℃で加熱
攪拌を90分続ける。その後この混合液を濾過しさらに
純水で洗浄する操作を3回くシ返し、得られた固形物を
150℃のオーブン中で20時間乾燥した後、空気気流
中で600℃5時間焼成をおこなう◇こうして得られた
触IIeBのBET表面積は8.8rl、yy 、 Z
n含有量は7.8 wtチであった。
触媒C 硝酸亜鉛(Zn (No、 )2 ’ 6 H2O) 
22.6 Ofを200mjlの純水に溶解し1.これ
に28チアンモニア水89 mJを加えてD液を得る。
触媒Aを調製した時にもちいたのと同一処方のB液にD
液を加え、40℃で加熱撹拌を90分続ける。
その後この混合液を濾過しさらに純水で洗浄する操作を
8回くシ返し、得られた固形物を150℃のオーブン中
で20時間乾燥した後、空気気流中で600℃5時間焼
成をおこなう。
こうし゛て得られた触媒BのBIT表面積は17.2屹
f、Zn含有量は18.9 wtチであった。
触r!JE、D 硝酸亜鉛(Zn(NO3)z ・6H20) 15.0
7 tを200mjの純水に溶解しE液を得る。触媒A
を調製した時にもちいたのと同一処方のB液にE液を加
え、40℃で加熱攪拌を90分続ける。その後この混合
液を濾過しさらに純水で洗浄する操作を3回ぐり返し、
得られた固形物を150℃のオープン中で20時間乾燥
した後空気気流中で600℃5時間焼成をおこなう。こ
うして得られた触HDのBET表面積は1o、5rr?
it 、 Zn含有量は2.5 vt%・であった。
触媒E 塩化亜鉛(ZnCJt ) 8.5fを200mJO純
水に溶解しこれに28チアンモニア水18m1f:mえ
てpgを得る0触媒Aを調製した時にもちいたのと同一
処方のB液にF液を加え、40Cで加熱攪拌を90分続
ける。その後この混合液を濾過しさらに純水で洗浄する
操作を8回くり返し得られた固形物を150℃のオーブ
ン中で20時間乾燥した後空気気流中で600℃5時間
焼成をおこなう。こうして得られた触ilEのBIDT
表面積は9.1 m”/S’ 、 Zn含有量は7.1
 wtチであった。
触媒F 硝酸銀(*fNo、 ) 8.61 yを200mJの
純水に溶解しこれに28チアンモニア水18 mAを加
えてG液を得る。触媒Aを調製した時にもちいたのと同
一処方のB液にG液を加え40Cで加熱攪拌を90分続
ける。その後この混合液を濾過しさらに純水で洗浄する
操作を3回くり返し得られた固形物を150℃のオープ
ン中で20時間乾燥した後、空気気流中で600℃5時
間焼成をおこなう。こうして得られた触媒FOT3ET
表面積は18.1 m”zTであった。
触KG 塩化第二銅(CuCJ* ) 6.81 tを200m
Jの純水に溶解し、これに28チアンモニア水26 m
lを加えてH液を得る。触媒Aを調製した時にもちいた
のと同一処方のB液4CH液を加え、40℃で加熱攪拌
を90分続ける。その後この混合液を濾過しさらに純水
で洗浄する操作を3回くり返し得られた固形物を150
0のオープン中で20時間乾燥した後、空気気流中で6
00℃5時間焼成をおこなう0こうして得られた触媒G
のBET表面積は18.4 yl、yyであった。
触媒H 塩化第一銅(CuCJ ) 5.1Ofを200mjt
の純水に溶解しこれに28%アンモニア水26 mal
 t、加えてI液を得る。触媒Aを調製した時にもちい
たのと同一処方のB液に工液を加え、40℃で加熱攪拌
を90分続ける。その後この混合液を濾過し、さらに純
水で洗浄する操作を3回くυ返し得られた固形物を15
0℃のオープン中で20時間乾燥した後空気気流中で6
00℃5時間焼成をおこなう。こうして得られた触媒H
のBUT表面積はL 8.Omン?であった。
以上触[A−Hの調製方法について述べたが、調製後の
触媒は24〜48メツシユの粒径に成形した後デシケー
タ中に保管した。
また比表面積の測定は200℃で80分窒素気流中で脱
水処理を行なった後、モノソープ(カンタクローム社製
)を使用して測定した〇 一方触媒中のZn成分量(w t * )については原
子吸光分析によって測定した0 (2)触媒反応試験 触媒2.Ofを内径10%の石英製管型反応器に充填す
る。そしてこの反応器に150℃であらかじめ気化混合
させたメタノールと窒素の混合気体(CH,OH/N、
= 18/82モル比)を550mmoJ/hr常圧の
条件で流通させ・肺温550℃でメタノール脱水素反応
をおこなった。
反応器の出口ガスはそのまま保温されたガスサンプラー
によって、APS−201,20% FlusinT(
ガスクロ工業社Ifりカラム3m及びモレキュラーシー
ブ13Xカラム2m’)使用したl熱電導度型ガスクロ
マトグラフに導入し、反応生成物であるホルムアルデヒ
ド[HCHO] 。
ギ酸メチル、ジメチルエーテル[DME]、水素[H4
F、−酸化炭素[CO3、メタン〔CH4〕及び未反応
のメタノール〔出口CM30H’l 、窒素の分析定蓋
をおこなった。
反応結果は表−1に示したが、いずれも設定温度に到達
後、8〜12時間反応を維続後の値でアシ、定常活性を
示している。ガスクロマトグラフによる分析では、ジメ
チルエーテルギ酸メチルはほとんど生成しなかった。
したがって、転化率、収率5選択率は次式により計算し
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸素の非存在下においてメタノールの脱水素により気相
    状でホルムアルデヒドを製造する方法において、一般式
    W_1_/_3〜_1(X、Y)_2_._5〜_3(
    Z_4O_1_0)F_2(Wは配位数12の陽イオン
    、X、Yは配位数6の陽イオン、Zは配位数4の陽イオ
    ンをそれぞれ表わす)で表わされる合成雲母の層間陽イ
    オンWを亜鉛イオンとイオン交換することによって得ら
    れた触媒をもちいることを特徴とするホルムアルデヒド
    の製法。
JP59253715A 1984-11-29 1984-11-29 ホルムアルデヒドの製造方法 Granted JPS61130252A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041686A (en) * 1989-06-30 1991-08-20 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of carbonyl compounds
CN119318988A (zh) * 2024-09-02 2025-01-17 湖北兴发化工集团股份有限公司 一种甲醇无氧脱氢制无水甲醛催化剂的制备方法及应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5041686A (en) * 1989-06-30 1991-08-20 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of carbonyl compounds
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